Биологические особенности опухолей

1. АТИПИЯ РАЗМНОЖЕНИЯ

Нерегулируемый, беспредельный рост (первичный, главный признак, присущий любым новообразованиям), утрата верхнего “лимита” числа делений клетки (лимит Хейфлика).

Патогенез:

- Активация онкогенов опухолевых клеток, вследствие чего клетки переходят на аутокринную регуляцию – сами синтезируют стимуляторы пролиферации.

- Изменение структуры и функции мембран опухолевых клеток:

· снижение количество рецепторов, обеспечивающих контроль со стороны нервной и эндокринной систем;

· появление «дефектных» рецепторов;

· снижение количества адгезивных молекул, обеспечивающих межклеточные контакты и контактное торможение деления. Утрата верхнего “лимита” числа делений клетки связана с изменением функции генов, регулирующих апоптоз.

 

2. МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ АТИПИЯ (клеточная и тканевая).

 

Тканевая атипия

Клеточная атипия

Нарушение нормального соотношения тканевых структур. В каждой опухоли можно различить паренхиму, состоящую из специфических элементов данной опухоли, и строму, содержащую сосуды, нервы, коллагеновые, аргирофильные волокна и аморфное основное вещество. Быстрорастущие опухоли под микроскопом напоминают культуру клеток - так слабо представлена строма. Крупные сосуды в опухолях деформируются, часто запустевают. В некоторых злокачественных опухолях сосудистые синусоиды частично выстилаются не эндотелием, а самими опухолевыми клетками. Наиболее обильно опухоль снабжается капиллярами, но они распределены неравномерно, преобладают в периферических отделах. Нервы в зоне роста опухоли зачастую подвергаются дегенерации и гибнут.

Опухолевые клетки имеют разную форму и размеры, ядра клеток увеличены, содержат большое количество хроматина, гиперхромны, увеличено количество ядрышек, изменено число, форма и размеры хромосом. Атипичными становятся митохондрии, они увеличиваются или уменьшаются в размерах, количество крист чаще снижается. Эндоплазматическая сеть неравномерно расширяется, в цитоплазме увеличивается количество рибосом, лизосом, различных включений. Имеется взаимосвязь клеточных мембран различных органелл, которая встречается в эмбриональных клетках. Изменяется структура наружной мембраны – на ней появляется множество микроворсинок и выростов.

Атипия дифференцировки - частичное или полное прекращение дифференцировки клеток – (анаплазия)

 

3. БИОХИМИЧЕСКАЯ АТИПИЯ (особенности обмена веществ в опухолевой ткани)

 

1) Особенности углеводного обмена

а) опухоль –“ловушка” глюкозы крови

б) усиление анаэробного гликолиза –эффект Варбурга

в) ослабление эффекта Пастера. Гликолиз в опухолевых клетках может продолжаться и в присутствии кислорода

г) активация пентозофосфатного пути окисления глюкозы

2) Особенности белкового обмена

а) опухолевые клетки –“ловушка” азота крови

Клетки опухоли интенсивно захватывают азотсодержащие вещества из крови (аминокислоты, азотистые основания) и используют их для синтеза собственных белков.

б) синтез белка преобладает над распадом

Резко повышен синтез ДНК, РНК. Активность ферментов синтеза нуклеиновых кислот повышена, тогда как активность ферментов, расщепляющих их, понижена.

в) интенсивный синтез онкобелков

г) синтез эмбриональных белков (a- фетопротеина)

д) уменьшение синтеза и содержания гистонов – белков – супрессоров синтеза ДНК

е) Изоферментное упрощение.

В опухолевых клетках сокращается число изоферментов, а их набор становится примерно одинаковым у клеток различных опухолей.

ж) уменьшается содержание ц-АМФ, оказывающей, как правило, тормозящее влияние на клеточное деление; увеличивается содержание ц-ГМФ, стимулирующей пролиферацию клеток.

 

3) Особенности жирового обмена

а) опухолевые клетки захватывают из крови ЛПНП (липопротеиды низкой плотности) и антиоксиданты (a-токоферол)

б) ослаблен синтез жирных кислот, усилен синтез измененных

фосфолипидов мембран

в) монотонность липидов мембран.

 

5. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ АТИПИЯ

а) ­ содержание калия и воды, ¯ содержание кальция и магния;

б) ацидоз (­анаэробный гликолиз® ­ содержание молочной кислоты);

в) ­ величина отрицательного заряда поверхности клеток ®

взаимоотталкивание клеток

г) опухолевые клетки излучают митогенетические лучи А.Г.Гурвича (стимулируют деление соседних клеток)- ультрафиолетовые лучи с длиной волны 190-325 нм.

 

6. АНТИГЕННАЯ АТИПИЯ

 

антигенное упрощение	антигенное усложнение
¯число органоспецифических белков-антигенов (на поверхности многих клеток исчезают антигены главного комплекса гистосовместимости)	- антигенная дивергенция- синтез антигенов, свойственных другим тканям - антигенная реверсия- синтез эмбриональных антигенов

 

7. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АТИПИЯ

 

A) Снижение функции ткани (при раке желудка снижается секреция желудочного сока; при лейкозах незрелые лейкоциты не способны фагоцитировать)

B) Повышение функции ткани (аденомы эндокринных желез усиливают синтез гормонов)

C) Выполнение функции, не характерной для ткани, из которой происходит опухоль (клетки опухоли легких, бронхов могут синтезировать гормоны гипофиза).

 

Биологические особенности, характерные для злокачественных опухолей

1. ИНФИЛЬТРАТИВНЫЙ (инвазивный) рост – коренной признак злокачественных опухолей - проникновение клеток опухоли в окружающие ткани.

ПАТОГЕНЕЗ:

а) снижение сил сцепления между опухолевыми клетками

- уменьшение количества адгезивных молекул – кадгеринов (E-cadherin), интегринов на поверхности опухолевых клеток, обеспечивающих сцепление клеток друг с другом.

- Изменение расположения рецепторов к белкам соединительной ткани. б) Повышенная подвижность опухолевых клеток

- Движение клеток стимулируется факторами роста, продуктами разрушения соединительной ткани.

- Опухолевые клетки синтезируют цитокины и онкобелки, обладающие свойствами хемоаттрактантов.

в) Выделение гидролитических ферментов опухолевыми клетками

- Опухолевые клетки сами выделяют гидролитические ферменты (протеазы, коллагеназы, гликозидазы).

- Цитокины опухолевых клеток стимулируют выделение ферментов и клетками хозяина (фибробластами).

- Снижение активности тканевых ингибиторов гидролаз

г) Нарушение нейроэндокринной регуляции опухолевых клеток.

 

Для доброкачественных опухолей характерен экспансивный рост, ограниченный внутри капсулы и без проникновения в окружающие ткани

 

2. МЕТАСТАЗИРОВАНИЕ (от греч. Metastasis - перемещение, перенос) – процесс переноса отдельных клеток опухоли в другие органы и развитие в них вторичных опухолевых узлов той же гистологической структуры.

Пути метастазирования опухолевых клеток:

· лимфогенный (перенос клеток лимфой по лимфатическим сосудам)- характерен для карцином

· гематогенный (по кровеносным сосудам) – характерен для сарком

· гематолимфогенный

· «полостной» (перенос клеток опухоли жидкостями в полостях тела, например цереброспинальной жидкостью)

· имплантационный – прямой переход опухолевых клеток с поверхности опухоли на поверхность органа или ткани, с которым она контактирует.

Стадии лимфогенного и гематогенного путей метастазирования:

1. Стадия инвазии – проникновение опухолевых клеток через стенку кровеносного или лимфатического сосуда в его просвет.

ПАТОГЕНЕЗ:

а) нарушение межклеточных связей и активная подвижность клеток.

б) повышенная протеолитическая активность клеток.

в) наличие рецепторов к коллагену IY типа, ламинину, фибронектину

г) неполноценность сосудов опухолей, которые устроены

по типу капилляров.

д) ангиогенез – новообразование сосудов

е) иммунодепрессия.

 

2. Стадия клеточной эмболии - транспортировка опухолевых клеток по сосудам и образование клеточных эмболов.

 

3. Стадия проникновения опухолевых клеток в нормальную ткань, размножение их и образование новых опухолевых узлов.

 

РЕЦИДИВИРОВАНИЕ

(от лат. recidivas- возврат, повторное развитие болезни) – повторное развитие опухоли на месте удаления.

Причины рецидивов:

а) неполное удаление опухолевых клеток.

б) имплантация клеток опухоли в нормальную ткань при грубых массивных хирургических вмешательствах.

в) иммунодепрессия.

г) продолжающееся действие канцерогенов или сохранение причинных факторов опухолевого роста.

4. КАХЕКСИЯ (от греч. kakos– плохой, дурной + hexis-состояние) синдром истощения и общей слабости организма.

Патогенез:

а) Феномен «субстратных ловушек».

б) Синтез опухолевыми клетками токсогормона который снижает активность каталазы, содержание железа в крови, вызывает распад белка скелетных мышц, угнетает эритропоэз.

в) Образование опухолевыми клетками и макрофагами интерлейкина-1 и фактора некроза опухолей, которые оказывают системное действие на организм (снижение аппетита, распад мышечных белков, лихорадку)

г) Анорексия и нарушение поступления пищи в организм

Анорексия – отсутствие аппетита - часто встречающийся при опухолях симптом. В патогенезе анорексии лежит нарушение центральных механизмов регуляции аппетита.

д) Нарушение нейро-эндокринной регуляции обмена веществ организма-носителя опухоли.

е) Интоксикация продуктами распада опухоли

 

ОПУХОЛЬ

¯

ИЗБЫТОЧНОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ ОПУХОЛЕВЫМИ КЛЕТКАМИ

 

ГИПОПРОДУКЦИЯ ИНСУЛИНА ГИПЕРПРОДУКЦИЯ ГЛЮКОКОРТИКОИДОВ

¯ ¯

АКТИВАЦИЯ ЛИПОЛИЗА РАСПАД БЕЛКА МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ

¯ ¯

ГЛИЦЕРИН ® ПОВЫШЕНИЕ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА ГЛЮКОГЕННЫЕ

В ПЕЧЕНИ АМИНОКИСЛОТЫ

¯

УМЕНЬШЕНИЕ НОРМОГЛИКЕМИЯ ДИСТРОФИЯ СКЕЛЕТНОЙ

ЗАПАСОВ МУСКУЛАТУРЫ

ЖИРА

КАХЕКСИЯ

 

 

Причины опухолей

 

Факторы, вызывающие развитие опухоли, называются канцерогенными (от лат. cancer - рак) или бластомогенными (от греч. blastoma-опухоль).

 

 

КАНЦЕРОГЕНЫ:

 

физические

химические

биологические

ХИМИЧЕСКИЕ КАНЦЕРОГЕНЫ

По происхождению:

- экзогенные

- эндогенные

По механизму действия:

- прямые (алкилирующие соединения, способные присоединять алкильные группы к ДНК)

- непрямые – проканцерогены (преканцерогены) – индуцируют опухоли после метаболических превращений в организме

Все химические канцерогены электрофильны, поэтому легко вступают во взаимодействие с РНК и ДНК, образуя разнообразные соединения и разрывы в тех или иных нуклеотидных последовательностях, тем самым вызывая точечные мутации генов, регулирующих деление клеток. Наиболее чувствительна к химическим канцерогенам реплицирующаяся ДНК, т.е. находящаяся в фазе S клеточного цикла.

 

I. ЭКЗОГЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ КАНЦЕРОГЕНЫ

(их роль в происхождении опухолей выяснили Персиваль Потт (1775), Ямагива и Ичикава (1913-1915)

 

1.Полициклические Ароматические Углеводороды: · 3,4-Бензпирен, · диметилбензантра-цен, · метилхолантрен и др. 2. Аминоазосоединения: · диметиламиноазо-бензол, · b-нафтиламин и др. 3. Нитрозамины: · диэтилнитрозамин · метилнитрозомочевина и др.   4. Афлатоксины   5.Уретан, четыреххлористый углерод, эпоксиды, пластмассы 6. Простые химические соединения Cr, As, Co, Ni, Be, Pb, Cd

Обладают местным действием: при введении под кожу вызывают саркому, при нанесении на кожу – рак. При введении в организм вызывают опухоли в тех органах, где накапливаются. Широко распространены в природе (почва, выбросы вулканов), являются продуктами неполного сгорания, находятся в выхлопных газах, битуме, асфальте, дыме и смоле табака, пережаренном масле, в копченых продуктах.     Обладают органотропностью, вызывают рак мочевого пузыря, печени. Входят в состав анилиновых и некоторых пищевых красителей   Обладают органотропностью. Могут синтезироваться в желудке из неканцерогенных предшественников (нитратов и аминов) в присутствии соляной кислоты.     Образуются плесенью Aspergillus flavum, которая поражает пищевые продукты (особенно арахис). Совместное действие с вирусом гепатита В вызывает рак печени.   Относятся к производственным канцерогенам   Относятся к производственным канцерогенам, вызывают рак кожи, легких, простаты

II. ЭНДОГЕННЫЕ КАНЦЕРОГЕНЫ

(их роль в возникновении опухолей доказал Л.М. Шабад (1937)

- производные тирозина и триптофана - холестерин и его метаболиты - свободные радикалы и перекиси липидов - оксид азота (NO^.) его производные (пероксинитрит – ONOO^-) - некоторые гормоны в больших дозах (эстрогены)

Для эндогенных канцерогенов характерно: - образование в организме - слабое канцерогенное действие - длительный латентный период Эстрогены оказывают двоякое действие на клетки: промоторное (т.е. являются коканцерогенами) - стимулируют пролиферацию в органах-мишенях и генотоксическое

13.4.2. ФИЗИЧЕСКИЕ КАНЦЕРОГЕНЫ:

1. Ионизирующая радиация

- рентгеновское излучение – квантовое, электромагнитное с длиной волны от 250 до 0,024 Å;

- a - излучение;

- b - излучение – поток электронов;

- g- излучение – квантовое электромагнитное излучение с длиной волны меньшей, чем у рентгеновского излучения;

- поток нейтронов, протонов и радиоактивные изотопы.

Ионизирующая радиация обладает мутагенным действием: вызывает разрывы нитей ДНК, транслокации, точечные мутации.

2. Ультрафиолетовые лучи

Ультрафиолетовые лучи повреждают ДНК, вызывая образование пиримидиновых димеров. Эти повреждения исправляются ферментами репарации ДНК. При наследственном дефекте ферментов репарации ДНК частота рака кожи возрастает. Наиболее чувствительны к действию ультрафиолетовых лучей люди со светлой кожей.

3. Повторные ожоги (рак «кангри» у людей, которые используют для согревания наполненные горячими углями глиняные горшки, укрепляемые на коже живота; рак пищевода при употреблении чрезмерно горячей пищи).

4.Повторное механическое воздействие (неправильно подогнанные протезы).